黎 祺，蔣云鵬，徐 博，石美雪，劉啟楠

(中海石油(中國)有限公司上海分公司 上海 200020)

東海盆地西湖凹陷是我國東海油氣勘探開發(fā)的主要區(qū)域，目前已建成十余油氣田，是我國東部地區(qū)清潔天然氣能源供應(yīng)的主要生產(chǎn)地之一，其主要含油氣層段為漸新統(tǒng)花港組和始新統(tǒng)平湖組[1-4]。與渤海、南海等中國其他海域的油田不同，東海以氣田為主，氣井較多，伴生部分凝析油，產(chǎn)油井相對較少，且主力產(chǎn)層埋藏深度較深，儲層物性較為致密，以低滲、特低滲氣藏為主[5-6]。如何快速誘噴、清理干凈井筒中的完井液對于提高東海地區(qū)低滲氣藏開發(fā)井投產(chǎn)初期產(chǎn)量非常重要。

本文以“誘噴返排規(guī)律”為研究核心，以開發(fā)井“誘噴問題”為導(dǎo)向，以地質(zhì)、油藏、鉆完井、工藝等專業(yè)的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對研究區(qū) 8個主要?dú)馓铩?7口開發(fā)井的投產(chǎn)誘噴規(guī)律進(jìn)行了研究，建立了17種屬性與返排時間、排液速度、返排率的相關(guān)性分析圖版，總結(jié)分析了影響東海開發(fā)井誘噴效果的6個主控因素，最后形成了開發(fā)井誘噴返排效果預(yù)測圖版，指導(dǎo)下步開發(fā)井的誘噴工藝選取、誘噴工作制度優(yōu)化，收到了較好的生產(chǎn)應(yīng)用效果，為提高新井誘噴效果和降低作業(yè)成本提供了重要依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地東北部，油氣資源豐富，整體呈北東向展布，其西側(cè)為虎皮礁隆起、海礁隆起，東鄰釣魚島隆褶帶，南接釣北坳陷，北靠福江坳陷，總面積 4.6×104km2。西湖凹陷構(gòu)造上屬于東海盆地浙東拗陷內(nèi)的二級構(gòu)造單元，具有東西分帶、南北分塊特征，是個東斷西超的斷陷盆地[7-9]。凹陷內(nèi)部自西向東可以分為西部斜坡帶、中央隆起帶和東部陡坡帶。本次研究區(qū)的 8個氣田位于西部斜坡帶和中央隆起帶，主要含油氣層系為平湖組和花港組，根據(jù)前人對西湖凹陷始新統(tǒng)平湖組的沉積特征研究，平湖組主要為一套三角洲-潮坪沉積體系，花港組主要發(fā)育河流—三角洲沉積體系[10-11]。

2 東海開發(fā)井誘噴特征

東海開發(fā)井誘噴返排特征復(fù)雜，涉及的油氣藏類型較多，受地質(zhì)油藏、鉆完井特征、射孔和誘噴工藝影響因素較多。本文通過對東海西湖凹陷 8個主要油氣田的開發(fā)井誘噴返排特征的統(tǒng)計(jì)和梳理，共統(tǒng)計(jì)了 57口開發(fā)井近 250項(xiàng)誘噴數(shù)據(jù)和 1400多項(xiàng)井屬性數(shù)據(jù)，初步建立了東海地區(qū)開發(fā)井誘噴特征數(shù)據(jù)庫。

2.1 總體誘噴返排特征

①東海西湖凹陷8個主要油氣田共57井次誘噴作業(yè)中(含二次完井等)共有 52井次誘噴成功，誘噴返排成功率約90%，誘噴失利的井共有6口，誘噴失利的主要原因有儲層低滲、含油氣較少、壓裂酸化試驗(yàn)失利等。②總體誘噴返排時間平均為 26h，小于10h的占 43%，時間最長的井經(jīng)歷了環(huán)空氣舉、連續(xù)油管氣舉和鄰井氣源氣舉共3個階段250h噴活，主要是受儲層低滲影響；誘噴時間最短的井通過負(fù)壓射孔聯(lián)作僅 0.5h就可噴活。③排液速度平均為6.7m3/h，總體差異不大，排液速度最快的井采用負(fù)壓射孔聯(lián)作誘噴技術(shù)，排液速度達(dá)到了 57.6m3/h。④所有開發(fā)井誘噴成功時平均返排率為 65.9%，小于60%的約占50%，說明近半的井誘噴情況相對順利。

2.2 鉆完井及射孔工藝

東海目前已鉆開發(fā)井的鉆井液體系以水基鉆井液為主，約占 75%，鉆井液附加比重總體平均值為0.2。完井液主要有甲酸鹽完井液、隱形酸完井液和高密度完井液 3種類型。其中甲酸鹽完井液為主要類型，約占 90%；隱形酸完井液使用相對較少；高密度完井液僅在一些異常高壓的井使用。

東海開發(fā)井所使用的射孔工藝主要有 TCP平衡射孔、TCP負(fù)壓射孔和射孔聯(lián)作 3種技術(shù)。其中以TCP負(fù)壓射孔為主，約占 70%；其次為 TCP平衡射孔，約占 25%。射孔聯(lián)作技術(shù)為東海最新引進(jìn)的射孔誘噴排液一體化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)一趟管柱射孔后直接誘噴返排，節(jié)約了一次起下管柱的時間，較大縮短了完井作業(yè)時間，更好地減輕了儲層污染[12]。目前應(yīng)用的2口井均取得了較好的應(yīng)用效果，但該工藝適用性不高，還存在較多限制條件，如在井斜＞60°的井中無法進(jìn)行準(zhǔn)確射孔校深等問題，因此還未全面推廣。

2.3 開發(fā)井型及誘噴工藝

海上開發(fā)井常用的井型為定向井和水平井2類，目前東海水平井(含多分支井)約占 46%，主要集中在東海油氣田群的中北部。水平井的水平段長度平均為 850m，其中以 140～770m為主，占比約 50%；770～1400m 的約占 35%；水平段長度＞1400m 的約占15%。

東海開發(fā)井所用的誘噴工藝主要有以下4種：環(huán)空氣舉、連續(xù)油管氣舉、替淡水柴油誘噴和電潛泵誘噴。其中以環(huán)空氣舉誘噴為主，約占 46%；其次為連續(xù)油管氣舉，約占 37%；替淡水柴油和電潛泵誘噴相對較少，約占17%。

3 誘噴主控因素評價

3.1 研究思路

本項(xiàng)目的主要思路是以“誘噴返排特征”為研究核心，以開發(fā)井“誘噴問題”為導(dǎo)向，通過對東海開發(fā)井誘噴參數(shù)、地質(zhì)油藏、鉆完井、現(xiàn)場工藝等影響因素的收集整理，從儲層、鉆完井、射孔、誘噴工藝層面對誘噴的影響因素及其相關(guān)性進(jìn)行分析，并總結(jié)相關(guān)主控因素，建立開發(fā)井誘噴返排效果預(yù)測圖版，進(jìn)而提出下一步開發(fā)井投產(chǎn)誘噴返排工作的建議。

3.2 地質(zhì)油藏影響因素分析

通過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，西湖凹陷開發(fā)井開發(fā)層位埋深較大，以-3500m 以下為主，儲層物性以低孔中低滲儲層為主，產(chǎn)層埋深與孔隙度相關(guān)性明顯，與滲透率有一定相關(guān)性，主要認(rèn)識如下。

①孔隙度、滲透率是影響返排效果的主控因素之一。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明東海地區(qū)在同等產(chǎn)氣層電阻率比值情況下，開發(fā)井儲層孔隙度、滲透率越高，地層流體能量傳遞越快，排液速度越大，噴活所需時間越短，噴活對應(yīng)的完井液返排率越低(圖1)。儲層滲透率為 1～5mD 時，返排時間 27.8h，平均排液速度4.2m3/h，平均返排率 77.3%；儲層滲透率為 5～20mD 時，返排時間 17.8h，平均排液速度 5.7m3/h，平均返排率 71.5%；儲層滲透率＞20mD時，平均返排時間 8.3h，平均排液速度 5.2m3/h，平均返排率44.4%(表1)。

表1 不同儲層滲透率的誘噴返排結(jié)果Tab.1 Results of induced flow-back for different reservoir permeability conditions

②電阻率比值是指開發(fā)氣層與鄰近水層的電阻率之比，在一定程度上是儲層含氣性的體現(xiàn)，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)主力產(chǎn)層的電阻率比值是返排效果主要影響因素之一，在同等儲層物性條件下與返排效果呈正相關(guān)。主力產(chǎn)層與相鄰水層電阻率比值為 0～4的氣井，井誘噴成功時平均返排時間 16.5h，平均排液速度 6.3m3/h，平均返排率 66.2%；電阻率比值為 4～8的氣井，平均返排時間 22.1h，平均排液速度5.2m3/h，平均返排率 76.6%；電阻率比值＞8的氣井，平均返排時間8.0h，平均排液速度5.2m3/h，返排率 44.4%(表2)。說明電阻率比值越高，誘噴所需返排時間越短，對應(yīng)的返排率越低。

表2 不同儲層電阻率比值的誘噴返排結(jié)果Tab.2 Results of induced flow-back for different reservoir resistivity ratios

③氣層垂厚、含烴飽和度、地層壓力與返排效果相關(guān)性弱。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明氣層垂厚、含烴飽和度、地層壓力系數(shù)與返排時間、返排排液速度、返排率相關(guān)性低，低-中等屬于誘噴返排效果的非主要影響因素，是誘噴返排效果的次要因素之一。

3.3 鉆完井及射孔工藝影響因素分析

西湖凹陷開發(fā)井鉆井液體系以水基鉆井液為主，占已鉆開發(fā)井的 75%，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示使用油基鉆井液井返排效果相對優(yōu)于水基鉆井液(圖2)。完井液體系以甲酸鹽完井液為主，占已完井開發(fā)井的 89%。隱形酸完井液返排效果相對較好，但對比數(shù)據(jù)樣本少，效果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖2 不同鉆井液體系的返排結(jié)果對比圖Fig.2 Comparison of induced flow-back results for different drilling fluid systems

定向井射孔方式以負(fù)壓射孔為主，占比 71%；其中 2口井采用了射孔聯(lián)作方式，占比 6%。對比表明射孔聯(lián)作方式噴活返排時間短、排液速度快，在相對較低返排率即可噴活，返排效果較負(fù)壓射孔、平衡射孔有明顯優(yōu)勢(圖3)。

圖3 不同射孔工藝的返排結(jié)果對比圖Fig.3 Comparison of induced flow-back results for different perforating processes

3.4 井型及誘噴工藝影響因素分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，西湖凹陷開發(fā)井中共有 25口為水平井(含多分支井)，占比 46%；對比發(fā)現(xiàn)定向井的返排時間、排液速度、返排率均優(yōu)于水平井，主要原因是由于水平井管柱較長，鉆完井液體積相對較大，在同等射孔工藝條件下誘噴效果差于定向井。

總體上來說，西湖凹陷開發(fā)井誘噴方式以環(huán)空氣舉為主，占比 46%；其次為連續(xù)油管誘噴，連續(xù)油管氣舉各方面均優(yōu)于環(huán)空氣舉誘噴(圖4)。采用環(huán)空氣舉方式，噴活返排時間 23.9h，平均排液速度5.5m3/h，平均返排率 73.4%；采用連續(xù)油管氣舉方式，噴活返排時間17.1h，平均排液速度10.7m3/h，平均返排率 66.2%；采用替淡水柴油方式，噴活返排時間 11.1h，排液速度 1.5m3/h，平均返排率 34.2%；采用啟泵誘噴方式，平均返排時間 5.1h，平均排液速度11.4m3/h，平均返排率 44.6%。結(jié)果表明誘噴工藝也是影響誘噴效果的主要原因之一，連續(xù)油管的返排效果明顯優(yōu)于環(huán)空氣舉等方式。

圖4 不同誘噴工藝的返排結(jié)果對比圖Fig.4 Comparison of induced flow-back results for different flow techniques

4 開發(fā)井誘噴效果預(yù)測

4.1 關(guān)鍵影響因素總結(jié)

通過對返排率、返排時間、排液速度與地質(zhì)油藏、鉆完井、射孔誘噴工藝等參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，總結(jié)出影響返排效果主要有6個主要影響因素，即孔隙度、滲透率、電阻率比值、鉆井液類型、射孔工藝和返排工藝。

4.2 誘噴返排效果預(yù)測圖版

通過對東海目前已鉆開發(fā)井的孔隙度、滲透率、電阻率比值、誘噴工藝、井型數(shù)據(jù)進(jìn)行交會投點(diǎn)，形成了誘噴返排效果預(yù)測圖版(圖5)。結(jié)合各項(xiàng)影響因素進(jìn)行分析，當(dāng)新鉆開發(fā)井時根據(jù)新鉆井的孔隙度、滲透率、電阻率比值等關(guān)鍵參數(shù)，并利用圖版預(yù)測該井誘噴返排效果，可以初步判斷是否需動員連續(xù)油管氣舉設(shè)備等，以便及時進(jìn)行決策。從圖版可以看出誘噴返排失利的井主要集中在孔隙度、滲透率和電阻率比值均較低的區(qū)域(斜線充填)，即孔隙度值＜12%，滲透率值＜5mD。對于物性好的井(方塊充填)可采用替淡水柴油誘噴工藝，以節(jié)約完井誘噴費(fèi)用。

圖5 基于儲層孔滲物性的返排效果預(yù)測圖版Fig.5 Prediction chart of induced flow-back effect based on porosity and permeability of reservoir

5 結(jié) 論

①統(tǒng)計(jì)了東海西湖凹陷8個主要油氣田的57口開發(fā)井的近250項(xiàng)誘噴數(shù)據(jù)，初步建立了東海地區(qū)開發(fā)井誘噴特征數(shù)據(jù)庫，梳理總結(jié)了東海天然氣井誘噴返排規(guī)律如下：總部返排成功率 90%，平均返排時間為 26h，平均排液速度為 6.7m3/h，平均返排率為65.9%。

②通過誘噴影響因素及相關(guān)性進(jìn)行分析，篩選總結(jié)出6個主控因素：孔隙度、滲透率、電阻率比值、鉆井液類型、射孔工藝和返排工藝。其中儲層孔隙度、滲透率、電阻率比值與返排效果呈正相關(guān)，油基鉆井液的儲層保護(hù)效果好于水基鉆井液，射孔聯(lián)作較負(fù)壓射孔、平衡射孔有明顯優(yōu)勢；連續(xù)油管的返排效果明顯優(yōu)于環(huán)空氣舉等方式。③建立了不同孔滲條件下的開發(fā)井誘噴返排效果預(yù)測圖版，有效指導(dǎo)了今后新鉆開發(fā)井的誘噴工藝選取，提出了下一步誘噴作業(yè)的建議，為提高新井誘噴效果和降低作業(yè)成本提供了重要依據(jù)。